一种无刷直流电机装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无刷直流电机装置，主要包括控制板、霍尔传感器组、人机接口电路、电机驱动板和直流无刷电机；用户先通过人机接口电路的按键模块设置各项指标，再输入至控制板计算处理后，转变为PWM驱动信号输出给电机驱动板，电机驱动板利用PWM驱动信号驱动直流无刷电机运行，并通过液晶屏模块观察电机实时运行状况；霍尔传感器组通过检测直流无刷电机的转速，生成相差为120°电角度的波形信号，再对波形信号进行二进制编码，得到六个状态的脉冲信号并发送给控制板，数字处理模块根据脉冲信号实现电机的换向和测速。这样在不增加硬件的基础之上，使用了改良的转速测量方法精确测得转速，且测速结果更加精确，装置的稳定性能更高、扩展性更强。

【技术实现步骤摘要】
一种无刷直流电机装置
本专利技术属于电机测速
，更为具体地讲，涉及一种无刷直流电机装置。
技术介绍
无刷直流电动机是伴随着电子技术、自动控制技术、计算机技术的发展，逐渐广泛应用的一种新型交流电机。具有寿命长、运行可靠、维护简便等特点，同时其转速不受机械换向的限制，可实现每分钟几万到几十万的超高速运行，在国防工业、汽车家电、仪器仪表、机器人控制等行业得到了广泛的运用。而传统的测速方法主要有周期法和频率法，其中，周期法中存在两个传感器脉冲间隔宽度内，对时基脉冲计数可能会有1个单位的误差的问题，速度较高时，测得的时间间隔宽度较小，误差所占的比例变得更大；频率法因存在测量时间内首尾的半个传感器脉冲问题，可能会有1个脉冲的误差，当速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，影响了无刷电动机的测量精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无刷直流电机装置，根据无刷直流的不同转速范围，利用不同的测速方法进行测速，使测速结果更加精确，且整个装置的稳定性更高、扩展性更强。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种无刷直流电机装置，其特征在于，包括：一控制板，包括脉冲计数器和数字处理模块，与人机接口电路、电机驱动板和霍尔传感器组连接；人机接口电路的按键模块将设置的各项指标发送给控制板，并通过控制板计算处理后，转变为PWM驱动信号输出给电机驱动板；同时根据霍尔传感器组检测的脉冲信号，利用脉冲计数器实现对脉冲信号的脉冲计数，利用数字处理模块实现电机换向，以及计算当前无刷直流电机的转速；其输入端连接霍尔传感器组，用于检测输入脉冲信号，实现电机换向并计算当前的电机转速；其输出端连接电机驱动板，用于输出PWM控制信号；一霍尔传感器组，由三个霍尔传感器组成，三个霍尔传感器的空间相隔120度；霍尔传感器组通过检测直流无刷电机的转速，生成相差为120°电角度的波形信号，再通过对波形信号进行二进制编码，得到001到100六个状态的脉冲信号，再发送给控制板；一人机接口电路，包括按键模块和液晶屏模块；用户通过按键模块设定直流无刷电机的各项指标，通过液晶屏模块观察直流无刷电机的实时运行状况；一电机驱动板，用于接收PWM驱动信号，并利用PWM驱动信号驱动直流无刷电机运行；一直流无刷电机，按照PWM驱动信号大小进行运行。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种无刷直流电机装置，主要包括控制板、霍尔传感器组、人机接口电路、电机驱动板和直流无刷电机；用户先通过人机接口电路的按键模块设置各项指标，再输入至控制板计算处理后，转变为PWM驱动信号输出给电机驱动板，电机驱动板利用PWM驱动信号驱动直流无刷电机运行，并通过液晶屏模块观察电机实时运行状况；霍尔传感器组通过检测直流无刷电机的转速，生成相差为120°电角度的波形信号，再通过对波形信号进行二进制编码，得到001到100六个状态的脉冲信号并发送给控制板，控制板中的数字处理模块根据脉冲信号实现电机的换向和测速。这样在不增加硬件的基础之上，使用了改良的转速测量方法精确测得转速，且测速结果更加精确，装置的稳定性能更高、扩展性更强。附图说明图1是本专利技术一种无刷直流电机装置原理图；图2是霍尔传感器组的结构及状态示意图；图3是驱动电路板的电路示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术一种无刷直流电机装置原理图。在本实施例中，如图1所示，本专利技术一种无刷直流电机装置，主要包括控制板、霍尔传感器组、人机接口电路、电机驱动板和直流无刷电机；在本实施例中，控制板选用STM32单片机，比起以往的单片机，有着高性能、低成本、低功耗等特点，霍尔传感器选用灵敏度较高的HALL传感器，直流无刷电机选用BLDCM型号电机；其中，控制板的作用有信号的输入、处理、输出，结构包括脉冲计数器和数字处理模块等，与人机接口电路、电机驱动板和霍尔传感器组连接；人机接口电路实现人机交互功能，其中按键模块将设置的各项指标发送给控制板，并通过控制板计算处理后，转变为PWM驱动信号输出给电机驱动板，使得控制系统更加方便容易；同时控制板根据霍尔传感器组检测的脉冲信号，利用脉冲计数器实现对脉冲信号的脉冲计数，利用数字处理模块实现电机换向，以及使用改良后的分段式算法计算当前无刷直流电机的转速，使得结果更加精确；脉冲计数是对脉冲信号的状态进行计数，当规定三个霍尔传感器输出高电平为1，输出低电平为0时，就可以将编码后的脉冲信号依次表示为001到100六个状态，则脉冲计数器的计数值依次加一。如图2所示，霍尔传感器组由三个霍尔传感器组成，即a、b、c，每个霍尔传感器均由霍尔元件和信号处理电路构成，三个霍尔传感器的空间相隔120度；其原理是通过电机磁场的改变来检测转速。当霍尔传感器组检测直流无刷电机的转速时，直流无刷电机运行时产生的磁场的N极逐渐靠近霍尔传感器并达到一定强度时，其输出是导通状态；当磁场转变为S极并达到一定值的时候，其输出翻转为截至状态，实现电机换向，当S-N交替变化的磁场下，传感器会输出占空比为50％的波形信号，在本实施例中，采用了空间相隔120度的三个霍尔传感器，因此其输出为120°电角度的波形信号，如图2所示，再通过对波形信号进行二进制编码，得到001到100六个状态的脉冲信号，再发送给控制板进行计数；人机接口电路，包括按键模块和液晶屏模块；用户通过按键模块设定直流无刷电机的各项指标例如目标转速等，通过液晶屏模块观察直流无刷电机的实时运行状况；如图3所示，电机驱动板采用的是三相逆变电路，在图3所示的电路板中，输出口直接与直流无刷电机输出口连接，M-U、M-V、M-W端分别连接直流无刷电机的输入口，MC-WH、MC-VH、MC-UH端保持低电平，通过改变MC-WI、MC-VL、MC-UL端的电平来达到换相，进而通过PWM驱动信号来驱动直流无刷电机运行。直流无刷电机，按照PWM驱动信号大小进行运行。控制板通过霍尔传感器输入的脉冲分别在不同的转速范围之间使用不同的算法精确地计算出电机的当前转速，首先确定低、高速段的范围，在低速时采用测周期法，具体为：根据结构的特性，本装置中每36个脉冲等于电机的一圈，然后通过记录36个脉冲的时间得到电机完成一个圈数所用的时间，在换算成一分钟的转速；在高速时采用频率法，具体为会：装置会每间隔每10ms计算换相的次数，再除以36得到10ms里的转速，最后换算成一分钟的转速；当低速段上限小于高速段下限，则在低速段上限小于高速段下限之间采用综合法计算转速，即分别采用周期法和频率法计算转速，并求其平均值作为当前转速。下面我们对数字处理模块计数无刷直流电机转速的方法进行详细说明，具体过程为：(1)、数字处理模块初步判断无刷直流电机的转速范围，如果转速小于K圈/分，则表示当前无刷直流电机的转速处于低速段转速范围，反正为高速段转速范围；(2)、在低速段转速范围内，利用周期法计数转速n；其中，Tp表示霍尔传感器间产生脉冲的间隔宽度，P表示电机转过一圈时脉冲计数器的计数值，fc为控制板的基准时钟脉冲频率，m为控制板的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷直流电机装置，其特征在于，包括：一控制板，包括脉冲计数器和数字处理模块，与人机接口电路、电机驱动板和霍尔传感器组连接；人机接口电路的按键模块将设置的各项指标发送给控制板，并通过控制板计算处理后，转变为PWM驱动信号输出给电机驱动板；同时根据霍尔传感器组检测的脉冲信号，利用脉冲计数器实现对脉冲信号的脉冲计数，利用数字处理模块实现电机换向，以及计算当前无刷直流电机的转速；一霍尔传感器组，由三个霍尔传感器组成，三个霍尔传感器的空间相隔12度；霍尔传感器组通过检测直流无刷电机的转速，生成相差为120°电角度的波形信号，再通过对波形信号进行二进制编码，得到001到100六个状态的脉冲信号，再发送给控制板；一人机接口电路，包括按键模块和液晶屏模块；用户通过按键模块设定直流无刷电机的各项指标，通过液晶屏模块观察直流无刷电机的实时运行状况；一电机驱动板，用于接收PWM驱动信号，并利用PWM驱动信号驱动直流无刷电机运行；一直流无刷电机，按照PWM驱动信号大小进行运行。

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机装置，其特征在于，包括：一控制板，包括脉冲计数器和数字处理模块，与人机接口电路、电机驱动板和霍尔传感器组连接；人机接口电路的按键模块将设置的各项指标发送给控制板，并通过控制板计算处理后，转变为PWM驱动信号输出给电机驱动板；同时根据霍尔传感器组检测的脉冲信号，利用脉冲计数器实现对脉冲信号的脉冲计数，利用数字处理模块实现电机换向，以及计算当前无刷直流电机的转速；一霍尔传感器组，由三个霍尔传感器组成，三个霍尔传感器的空间相隔12度；霍尔传感器组通过检测直流无刷电机的转速，生成相差为120°电角度的波形信号，再通过对波形信号进行二进制编码，得到001到100六个状态的脉冲信号，再发送给控制板；一人机接口电路，包括按键模块和液晶屏模块；用户通过按键模块设定直流无刷电机的各项指标，通过液晶屏模块观察直流无刷电机的实时运行状况；一电机驱动板，用于接收PWM驱动信号，并利用PWM驱动信号驱动直流无刷电机运行；一直流无刷电机，按照PWM驱动信号大小进行运行。2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机装置，其特征在于，所述的脉冲计数是对脉冲信号的状态进行计数，当编码后的脉冲信号依次为出现001到100六个状态时，脉冲计数器的计数值依次加一。3.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机装置，其特征在于，所述的霍尔传感器组检测直流无刷电机的转速时，直流无刷电机运...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷春，柯钟鸣，程玉华，张昊楠，薛婷，周静，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51